Wyznaczenie parametrów falowania na Zalewie Wiślanym dla potrzeb projek- projek-towania stanowiska postojowego statków oraz sztucznej wyspy

Na Zalewie Wiślanym nie prowadzono systematycznych pomiarów prędkości i kierunków wiatru. Dane te są niezbędne do określenia parametrów falowania wiatrowego występującego na tym obszarze. Dla potrzeb niniejszej pracy, podobnie jak do wyznaczenia falowania na wodach Zatoki Gdańskiej, wykorzystano dane wiatrowe pochodzące z regionalnego mode-lu atmosferycznego REMO (Regional Climate Model 2001) uzyskane metodą numerycznych symulacji na podstawie znajomości pól barycznych zarejestrowanych nad Bałtykiem w okre-sie 44 lat (1958÷2001). Obliczenia te zostały wykonane w siatce numerycznej o odległości między węzłami wynoszącymi około 9 km. W wyniku tych obliczeń otrzymano dla każdej kolejnej godziny w każdym roku reprezentatywne prędkości i kierunku wiatrów.

Dla potrzeb niniejszej pracy do statystycznych analiz prędkości wiatrów wybrano reprezenta-tywny punkt prognostyczny o współrzędnych 5429’59” N, 1935’12” E i głębokości h ≈ 50 m położony po odmorskiej stronie Mierzei Wiślanej. Otrzymane dane wiatrowe zosta-ły przeanalizowane dla szesnastokierunkowej róży wiatrów, rys. 8.1.

Rys. 8.1 Częstotliwościowo-kierunkowa róża wiatrów wyznaczona na podstawie znajomości pól barycznych zarejestrowanych nad Bałtykiem w okresie 44 lat (1958÷2001)

w punkcie o współrzędnych 5429’59” N, 1935’12” E położonym po odmorskiej stronie Mierzei Wiślanej

Przy stanowiskach postojowych statków (lub na bezpośrednim przedpolu ewentualnych falo-chronów osłaniających te stanowiska) dla wszystkich rozpatrywanych lokalizacji budowy

Z powodu płytkości Zalewu i niewielkich rozciągłości działania wiatru falowanie wiatrowe osiąga swoje maksimum już po upływie 2÷3 godz. od chwili pojawienia się silnego wiatru.

Prędkości wiatrów o prawdopodobieństwie wystąpienia raz na 100 lat wyznaczono przyjmu-jąc dla każdego roku, ze zbioru pól wiatrowych z lat 1958÷2001 ograniczonych do rozpatry-wanych kierunków, maksymalną prędkość wiatru Vmax. Następnie, tak otrzymany 44-elementowy zbiór opisano rozkładem Generalized Extreme Value Distribution (GEV), w rezultacie otrzymując rozkład Weibulla ze względu na wartość parametru kształtu analizo-wanego zestawu danych.

Przykładowo na rys. 8.2 dla kierunku wiatru S pokazano zarówno maksymalne roczne prędkości wiatrów (góra rysunku), jak i obliczone rozkładem Weibulla prędkości wiatrów o określonym prawdopodobieństwie wystąpienia (dół rysunku).

10

Rys. 8.2 Obliczone rozkładem Weibulla dla kierunku S prędkości wiatrów o prawdopodobieństwie wystąpienia raz na TR lat

Dla wyznaczonych prędkości wiatrów o okresie powtarzalności TR = 100 lat obliczono z mo-deli prognostycznych odpowiadające im parametry falowania. Obliczenia te wykonano czte-rema niezależnymi modelami matematycznymi, opisanymi w: CEM (2003), Hasselmann i in.

(1973), Young i Verhagen (1996) oraz Young (1997). Wyniki tych obliczeń zamieszczono w tab. 8.1.

Dla budowli narzutowych (obudowa sztucznej wyspy, ewentualne falochrony osłonowe sta-nowisk postojowych) parametry fal znacznych są równoznaczne z parametrami fal projekto-wych.

73

Tab. 8.1 Obliczone parametry fal znacznych o prawdopodobieństwie wystąpienia TR=100 lat w punktach położonych na przedpolach Skowronek, Nowego Świata, Piasków

oraz na zachodnim skraju Zalewu Wiślanego

Kierunek

Nowy Świat Piaski zachodni skraj Zalewu

 dla stanowisk postojowych na Zalewie:

Skowronki i Nowy Świat → Hs=0.68 m, Tp=3.2 s, L=14.0 m, Piaski → Hs=0.71 m, Tp=3.4 s, L=15.0 m.

 dla sztucznej wyspy powstałej w wyniku odkładania urobku czerpalnego:

Hs=0.86 m, Tp=4.1 s, L=20 m 8.2 Zlodzenie

W Zalewie Wiślanym panują specyficzne warunki dla występowania zjawisk lodowych.

Oprócz klimatycznych, kontynentalnych cech regionu Zalewu, dołączają się jeszcze takie czynniki jak mała głębokość akwenu, jego podłużny kształt i niewielkie zasolenie wód, co w efekcie przyspiesza okres zlodzenia. Pokrywa lodowa może nawet powstać w ciągu jed-nej mroźjed-nej nocy, Łomniewski (1958).

Na Zalewie Wiślanym lód pojawia się corocznie. Liczba dni z lodem jest różna i waha się od około 30 do około 150 dni, (Miętus i in. 2011). Przeciętna długość sezonu lodowego wy-nosi około 100 dni. W ciągu ostatnich 100 lat, najwcześniej lód pojawił się w pierwszych dniach listopada, a najpóźniej w trzeciej dekadzie stycznia. Najdłużej lód utrzymywał się w 1996 roku – do 16 kwietnia, tab. 8.2.

Początek okresu zlodzenia na Zalewie Wiślanym waha się średnio pomiędzy 18 listopada a 8 grudnia. Z kolei zakończenie okresu zlodzenia następuje średnio pomiędzy 11 marca a 24 kwietnia. Najwcześniejsze pojawienie się lodu w polskiej części zalewu nastąpiło 10 listopada, a najpóźniejsze jego ustąpienie 22 kwietnia.

1987/88 72 1998/99 106

Typowe kolejne etapy zamarzania Zalewu są następujące:

- szybkie wychładzanie się lądu przyśpiesza tworzenie się lodu u brzegów południo-wych,

- następnie w ciągu 3÷4 dni lód pojawia na brzegach zachodnich i północnych, - po kolejnych 3÷4 dniach lód pojawia się na otwartych wodach Zalewu.

W sąsiedztwie Rynny Bałtyjskiej wlewy cieplejszej wody morskiej utrudniają powstawanie pokrywy lodowej. W tym rejonie nie występuje lód stały.

Grubość lodu

Maksymalna grubość lodu zależy od surowości zimy. W zależności od surowości zimy, po około 50 dniach od daty wystąpienia pierwszego lodu, można przyjąć następujące grubości lodu:

- 25 cm dla zim umiarkowanych, - 30 cm dla zim surowych

- 50÷60 cm dla zim bardzo surowych.

Przebieg topnienia

Najwcześniejszy termin zaniku lodu przypada na połowę lutego, najpóźniejszy – na połowę kwietnia. Średnio można przyjąć (Miętus i in. 2011), że topnienie lodu zaczyna się w końcu lutego lub na początku marca. Rozpad pokrywy lodowej rozpoczyna się zwykle w sąsiedztwie Rynny Bałtyjskiej, a następnie w ujściach rzek. Ważna rolę odgrywa wiatr, który przemiesz-czając masy lodu przyspiesza proces zaniku lodu w centralnych częściach Zalewu. Ostateczny zanik lodu następuje zazwyczaj w drugiej połowie marca, średnio 10 dni po terminie rozpadu lodu stałego. Końcowy okres dryfującej kry nie trwa przeciętnie dłużej niż 2 dni. W okresie zaniku pokrywy lodowej często utrzymuje się ona jeszcze w sąsiedztwie brzegów w postaci lodu przybrzeżnego. Fale i wiatry wyrzucają krę na brzeg, gdzie tworzą się zwały lodowe osiągające wysokość 2÷3 m, Łomniewski (1958).

75